关键词:建筑结构设计;可靠度;影响因素;策略;
建筑设计过程中,建筑结构设计极为关键。设计人员要充分考虑建筑主体结构的外部抵抗力与承载负荷力,注重建筑结构安全性与经济性。且客观分析影响建筑结构稳定性的因素,以此保证建筑结构的质量安全。
1建筑结构设计可靠度的核心理念
建筑结构设计可靠度是指工程设计人员在建筑结构设计的特定时间与环境中实现某一项功能。从某种角度来说,建筑结构设计可靠度也指建筑结构在特定时间段内实现某种功能的概率。通常,该概率多用P1表示。剩余概率是指建筑结构无法实现某项特定功能,又称之为失效概率。通常,该概率用P2表示。
建筑结构的总概率公式如下:
总概率=P1+P2=1(100%)
受技术的影响,往往无法获取准确的随机变量参数数值,也无法构建建筑结构可靠度概率分布模型。由此可知,在实践应用环节,即便采用积分法也无法保证建筑结构剩余概率估算的准确性。对综合性商业建筑与高层民用建筑来说,积分法的应用价值并不高。
2建筑结构设计可靠度影响因素
2.1建筑结构参数指标
对不同类型的建筑结构来说,在设计过程中,标准规范的重要性系数只是单一的稳固价值。在不同类型的建筑结构中,对荷载变化参数往往有不同的标准要求,而这也直接决定了建筑结构的可靠度。换言之,要提高建筑结构荷载水平,就需准确计算荷载作用力下的可靠度参数指标。通常来说,荷载水平对建筑结构可靠度的影响体现在如下两方面:
其一,生态环境下结构荷载水平,如外界环境作用力;其二,建筑楼面的荷载水平。在建筑结构设计中,设计人员会将建筑楼面结构荷载在荷载概率分布上的某分位值作为设计参考依据。此外,不同类型的建筑结构,其使用周期存在较大差异。通过调整使用范围,改变使用环境等方式,可以影响建筑结构的使用周期与安全系数。
2.2不同的荷载效应组合
荷载效应是指各类建筑结构构件在不同极限状态下所取用的荷载参数值。正常情况下,采用基本组合最为合适,当然,偶然情况更适合采用偶然组合。从建筑结构的承载负荷极限值方面来说,如今已经确定了设计值表达式。不同的负载效应组合,需采用不同的设计值表达式,这样在出现多种负载组合时,可加强建筑结构设计的可靠性。需要格外强调的是,采用规定的负载表达式必须满足客观线性关系。如果不具备线性关系,则需结合实际情况与设计标准规范选择对应的方法。若设计使用年限与设计预定年限差异较大,则应调整荷载系数与可变荷载标准值,提高建筑结构设计的可靠度。
2.3建筑结构抗力损失
根据建筑结构可靠度的专项研究可知,建筑结构抗力损失也是影响建筑结构可靠度的主要因素。由于建筑结构长期受到外界环境荷载,建筑材料会发生一定的变化,如材料老化或腐蚀等,进而降低建筑结构的抗力性能,影响建筑结构设计的可靠度。对此,在建筑结构设计中,要结合抗力衰减分布函数明确客观规律,并结合实际情况,采取相应措施加强建筑结构的可靠性。
3建筑结构设计可靠度的对比分析
3.1建筑结构设计标准规范的对比分析
所谓建筑结构可靠度,是指保证建筑结构充分发挥实际功能,维护公众财产安全。现阶段,我国建筑企业持续发展,在这样的大环境背景下,我国逐步加大了对建筑结构可靠度的研究。通过分析国际范围内的建筑结构可靠性理论可知,我国在此方面与西方发达国家还存在一定差距,仅仅在建筑梁受压钢筋配比概率方面与国际水平持平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为此,要确保建筑结构安全稳定性,设计人员就需根据不同建筑结构的功能,充分发挥各结构构件的优势效能。
3.2宏观政策方针的对比分析
在制定建筑结构设计标准规范时,要遵循可靠性原则,保证主体内容与宏观发展形势相契合。国内建筑结构设计的标准规范性不单纯体现在技术合理性层面,也体现在与宏观经济发展形势的契合性层面。例如,建筑结构材料的节能环保性,满足可持续发展理念的基本要求。此外,尽管现有的建筑结构设计标准制度尚未完善,但不可否认的是,其宏观发展方向是正确的。
4提高建筑工程结构设计可靠度的具体措施
4.1加大细节控制力度
在前期准备阶段,技术人员要需全面检查结构设计的各个细节,明确细节性问题,并提出行之有效的处理措施。同时,充分考虑不同规格的钢筋的性能。具体措施如下所述:
①严格控制钢筋数量、规格与质量,基于BIM软件模拟钢筋焊接流程,确保建筑立体空间模型的质量;②制定钢筋焊接方案,客观判断钢筋焊接方法是否符合标准要求;③在确定上述各项参数后,基于BIM软件模拟箍筋框架的紧固流程,避免人为因素造成结构偏移,提高设计水平。
4.2遵循刚柔适度原则
影响建筑结构可靠性的随机变量因素多种多样。在无法全方位考量这些变量因素的情况下,应遵循刚柔适度的基本原则,提高建筑结构设计的可靠度。若建筑结构设计过柔,则无法抵抗台风、地震及泥石流等自然灾害,引起墙体开裂等质量问题。严重情况下,甚至会导致局部结构垮塌;若建筑结构设计刚度过大,则会导致结构不具备弹性形变能力,进而在外部作用力冲击下,出现结构损害。一旦遇到高强度地震波的冲击,就会因结构刚度过大而垮塌,造成无法挽回的经济损失与人员伤亡。
为此,在建筑结构可靠度设计时,要注重刚柔适度,注重整体建筑工程的安全稳定性。例如,在剪力墙与柱体设计过程中,若工程结构配筋比例偏低,在地震波冲击作用下,极易出现重心偏移与扭转等问题,而特殊部位钢筋因非常规作用力超过承载限定标准,出现开裂现象;若受压钢筋数量不足,竖向构件承载负荷力无法承担实际承载力。
此外,如果剪力墙水平钢筋配置数量不达标,也会在很大程度上影响剪力墙的承载负荷力与弹性形变能力。为此,在建筑结构设计过程中,设计人员需充分考虑风力荷载、竖向荷载与抗震性能,调整墙柱的配筋数量,确保建筑结构设计的可靠度。
4.3明确设计重难点
在建筑结构设计可靠度方面,要遵循整体设计原则,在满足结构受力条件的基础上,调整构件配置方式。设计人员要全面掌握整体建筑结构的特点,尽可能的削弱外部作用力对建筑结构的负面影响。
在建筑结构设计中,需保证各结构部件都可以单独承力,进而提升整体建筑结构的承载负荷力。同时,优化建筑内部应力,延长建筑结构使用寿命。例如,在建筑结构设计过程中,采用强柱弱梁、强剪弱弯的配置方式。所谓强柱弱梁,是指梁刚度高于柱刚度,促使柱体提前发生梁体可能发生的损害,然后按照先竖后横的水平关系承载外力;所谓强剪弱弯,由于建筑结构剪力破坏属于脆性破坏,为延长结构构件的使用年限,应迫使脆性破坏转变为延续性破坏,保证建筑结构在受到高强度地震波冲击时,依然保持稳固状态。
从科学角度来说,脆性破坏属于瞬间性破坏,而受弯破坏具有先兆性与延续性,可以有效加强建筑结构安全稳固性,维护公众生命财产安全。
5结束语
综上所述,为增强建筑结构的安全稳固性,应当充分考虑建筑结构设计中可靠度的影响因素。工程可靠度指标、工程可变性荷载与不同荷载组合,都会在一定程度上影响建筑结构可靠度。为此,设计人员必须客观分析各结构构件的关系,适当扩展冗余空间,以提高整体建筑结构设计可靠度,增大建筑安全系数。
参考文献:
[1]张振炫.建筑结构设计可靠度的影响因素研究[J].江西建材,2018(1)
[2]王子嘉.浅析建筑结构设计可靠度的影响因素[J].科技风,2018.346(14)
论文作者:朱文刚
论文发表刊物:《城镇建设》2019年20期
论文发表时间:2019/12/9
标签:建筑结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 荷载论文; 可靠论文; 概率论文; 结构论文; 《城镇建设》2019年20期论文;